CH669891A5 - - Google Patents

Description

DESCRIPTION

La présente invention concerne des filtres aérés pour cigarettes et fournit un tel filtre comportant des composants alignés longitudinalement formant noyau, dont un premier est perméable à l'air et produit une perte de charge relativement élevée dans la direction longitudinale du filtre, mais est essentiellement imperméable à l'air suivant la direction radiale du filtre, et dont le second est perméable à l'air et produit une perte de charge relativement faible suivant la direction longitudinale du filtre, et une enveloppe commune réalisant un enveloppement complet ou partiel et qui s'étend le long et autour ou partiellement autour desdits composants du noyau et assure l'aération du filtre dans une zone espacée longitudinalement du premier composant du noyau. Les premier et second composants du noyau peuvent être en aboutement ou être espacés longitudinalement, et l'aération peut s'effectuer par exemple radialement par pénétration dans le second composant perméable à l'air dans la direction radiale et/ou dans un espace compris entre les premier et second composants du noyau. L'enveloppe peut être une enveloppe complète constituée en un matériau poreux ou perforé présentant une perméabilité essentiellement uniforme pour l'air, suivant sa longueur. Contrairement à cela, il peut s'agir d'une enveloppe partielle comprenant une ou plusieurs bandes dont chacune s'étend seulement partiellement autour du noyau du filtre de manière à laisser subsister, entre les bords longitudinaux des bandes, des interstices qui s'étendent suivant la direction longitudinale du filtre et dans lesquels une aération libre peut avoir lieu.

5 Le premier composant du noyau est de préférence imperméable suivant la direction radiale sur l'ensemble de sa section transversale. Il est formé de préférence par un corps monobloc, hormis pour ce qui concerne une enveloppe extérieure qui peut faire partie de ce composant. Il est de préférence essentiellement uniforme sur la tota-io lité de sa section transversale et occupe de préférence d'une manière complète et ininterrompue l'ensemble de la section transversale (autre que celle occupée par l'enveloppe commune ou l'enveloppe partielle) du filtre. Par conséquent, le premier composant du noyau comporte, de façon appropriée, un tampon monobloc essentielle-15 ment uniforme possédant une section transversale circulaire qui peut inclure sa propre enveloppe.

Dans une cigarette munie d'un filtre, le filtre conforme à l'invention sera normalement incorporé de telle sorte que le composant du noyau produisant une perte de charge élevée sera situé du côté du 20 cylindre de tabac, l'aération s'effectuant en direction de l'extrémité buccale en pénétrant dans le filtre en aval du composant produisant la perte de charge élevée. Normalement, le filtre sera incorporé dans une cigarette à filtre au moyen d'un embout enveloppant permettant une aération, qui comporte habituellement des perforations d'aéra-25 tion disposées en aval du composant du noyau produisant la perte de charge élevée. L'embout enveloppant produisant une aération peut être l'enveloppe commune mentionnée précédemment pour les premier et second composants du noyau, mais, de façon plus usuelle, ces composants du noyau seront préformés sous la forme d'un sous-30 ensemble muni de l'enveloppe commune, et ce sous-ensemble sera incorporé ultérieurement dans une cigarette à filtre au moyen de l'embout enveloppant produisant une aération. Le sous-ensemble est de préférence fabriqué en continu, le cylindre continu étant découpé suivant des longueurs finies lorsqu'il est fabriqué; ces longueurs 35 finies sont habituellement égales à un multiple des éventuelles longueurs individuelles des filtres; lors de la fabrication des cigarettes à filtre, une tige de longueur double est habituellement alignée longitudinalement en étant disposée entre deux cylindres de tabac, et réunie à ces derniers par un embout enveloppant de longueur double, puis 40 on découpe l'ensemble dans la zone centrale de manière à former deux cigarettes à filtre.

Il est possible d'utiliser différentes structures et différents matériaux pour réaliser le composant du noyau produisant la perte de 4J charge élevée. Il est habituellement préférable d'utiliser une pellicule en matière plastique, ondulée longitudinalement, et ce essentiellement sans fibrillation de manière à rester imperméable à l'air, et tassée latéralement de manière à former un tampon de filtre qui est perméable longitudinalement le long des ondulations, mais essentiel-50 lement imperméable suivant la direction radiale. La pellicule ondulée tassée peut être réunie à elle-même de manière à former un cylindre ou un tampon autoporteur et possédant des dimensions stables, mais, d'une manière plus usuelle, elle sera maintenue sous la forme d'un cylindre au moyen d'une enveloppe. La pellicule en 55 matière plastique est constituée de façon appropriée par du poly-éthylène.

Le composant du noyau produisant la faible perte de charge peut avoir une forme classique, c'est-à-dire qu'elle peut être réalisée sous la forme d'un cordon de fibres continues d'acétate de cellulose 60 tassées ou d'un papier crêpé poreux tassé.

Ce composant est réalisé de préférence sous la forme d'un corps monobloc. Il peut être perméable à l'air suivant la direction radiale. Il est de préférence essentiellement uniforme sur l'ensemble de sa section transversale. Il peut occuper complètement et de façon inin-65 terrompue l'ensemble de la section transversale (autre que celle occupée par une enveloppe) du filtre. Le second composant du noyau comporte par conséquent de façon appropriée un tampon monobloc circulaire.

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Chacun des premier et second composants du noyau et le filtre dans son ensemble présentent de préférence une faible rétention mécanique intrinsèque. En particulier dans des filtres et dans des cigarettes à filtre conformes à l'invention, le pourcentage de dilution de l'air au moyen du filtre est de préférence supérieur au pourcentage de rétention des goudrons que réalise le filtre, à l'état «non aéré» ou «fermé» — c'est-à-dire dans le cas où il est mesuré pour un filtre ou une cigarette équivalente dans lequel une dilution de l'air à travers le filtre est empêchée. Le pourcentage de dilution de l'air mentionné ici est le pourcentage en volume de l'air d'aération, qui est ajouté à travers le filtre au mélange total délivré par ce dernier; par conséquent, une aération ou dilution de l'air de 50% signifie que, lors de chaque bouffée, il existe un rapport en volume 50/50 de l'air ajouté à la fumée d'origine, et une dilution de l'air de 40% fournit un rapport 40/60, etc.

L'invention est fondée sur les propriétés relatives des premier et second composants du noyau (en combinaison avec l'étendue et l'emplacement de l'aération) plutôt que sur les valeurs absolues des propriétés de ces composants. Cependant, bien que cela ne soit en aucune manière essentiel pour un filtre réalisé conformément à l'invention, le premier composant du noyau produira en général une perte de charge à l'état fermé (c'est-à-dire mesurée lorsque l'aération est empêchée) correspondant à une pression de hauteur d'eau de 50 mm (Wg) et le second composant du noyau produit une perte de charge à l'état fermé, inférieure à une pression de hauteur d'eau de 50 mm. Pour un type donné (composition, structure, densité de tassement, etc.) du premier composant du noyau, la perte de charge à l'état fermé sera proportionnelle à la longueur, et cela s'applique de , la même manière au second composant du noyau; les pertes de charge à l'état fermé dans les deux composants seront essentiellement de nature additive de sorte que l'on obtient aisément une perte de charge désirée à l'état fermé pour le filtre. Pour un second composant du noyau réalisé sous la forme d'un tampon de filtre classique (par exemple formé d'un cordon d'acétate de cellulose tassé), la variation de la rétention des goudrons à l'état fermé avec la perte de charge à l'état fermé est habituellement essentiellement linéaire, avec un rapport supérieur à l'unité, et il est préférable d'une manière générale d'avoir une rétention des goudrons à l'état fermé, inférieure à 30%.

Pour le premier composant du noyau, il est préférable d'avoir une variation nettement plus faible de la rétention des goudrons à l'état fermé avec la perte de charge à l'état fermé, et il est habituellement préférable d'avoir une rétention des goudrons à l'état fermé inférieure à 20%. La rétention des goudrons à l'état fermé, produite par le filtre, sera de préférence inférieure à 40%.

Le filtre conforme à l'invention permet d'atteindre les objectifs, habituellement non conciliables, consistant d'une part à obtenir un degré très élevé de dilution de l'air (par exemple 50% ou 60% ou plus) afin de fournir une bonne réduction du CO, sans par ailleurs réduire le goût, ni la perte de charge dans la cigarette à filtre, à des niveaux faibles d'une manière inadmissible. Dans différentes structures antérieures de filtres, on a cherché à atteindre cet objectif, mais le filtre conforme à la présente invention permet de l'atteindre à un degré amélioré grâce à l'utilisation d'un composant amont du noyau produisant une perte de charge très élevée et fournissant une faible rétention, en combinaison avec un composant aval du noyau produisant une faible perte de charge et réalisant une faible rétention, et ce avec une dilution importante de l'air en aval du composant produisant la perte de charge élevée; l'amélioration de la performance peut être obtenue avec un filtre possédant une section transversale essentiellement uniforme, sans implants, ni tubes capillaires, etc., qui ont été proposés à cet effet par le passé et qui peuvent se boucher, ce qui réduit la performance; on peut utiliser l'ensemble de la section transversale du filtre et ce dernier peut avoir un aspect classique et présenter une coloration d'extrémité uniforme lorsque l'on fume la cigarette; en outre, compte tenu de la perte de charge très élevée qui peut être fournie par le premier composant du noyau (amont), il est relativement aisé d'obtenir les niveaux élevés désirés de dilution de l'air sans avoir à utiliser un embout exceptionnellement poreux, des perforations relativement petites d'aération étant appropriées; la combinaison des petits trous d'aération et de la perte de charge amont élevée peuvent empêcher ou réduire l'échappement de fumée 5 à travers les trous d'aération entre des bouffées, ce qui est un phénomène indésirable que l'on rencontre fréquemment dans des filtres aérés antérieurs.

Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressor-tiront de la description donnée ci-après prise en référence aux io dessins annexés, sur lesquels:

— la figure 1 est un graphique illustrant les propriétés des premier et second composants formant noyau, destinés à être utilisés dans des filtres conformes à l'invention;

— la figure 2 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un 15 filtre conforme à l'invention, incorporé dans une cigarette à

filtre, et

— la figure 3 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne III-III sur la figure 2.

Le tableau suivant 1 indique les pertes de charge (PD) à l'état 20 fermé pour un certain nombre de premiers composants du noyau convenant pour être utilisés conformément à l'invention, ainsi que la rétention des goudrons (TR) à l'état fermé, pour ces composants lorsqu'ils sont utilisés uniquement avec des cylindres de tabac standards identiques de grande longueur que l'on trouve dans le Royaume-25 Uni. Dans tous les cas, le premier composant du noyau est constitué par un tampon constitué par une pellicule de polyéthylène ondulée longitudinalement et défibrillée et tassée sous la forme d'une tige possédant une enveloppe externe; les différentes pertes de charge pour les tampons possédant la même longueur sont le reflet des dif-30 férences de la densité de tassement de la pellicule tassée d'un tampon à l'autre.

Tableau 1

Longueur du 1er composant du noyau

PD (mm colonne d'eau)

% TR

6 mm

75

11,5

6mm

94

12,5

8 mm

85

13,9

10 mm

143

17,5

10 mm

169

16,5

10 mm

212

16,5-

15 mm

208

21,0

45

La figure 1 des dessins annexés est un graphique illustrant la variation de la rétention dés goudrons (TR) à l'état fermé, avec une perte de charge (PD) à l'état fermé pour des premier et second composants formant noyau, convenant pour être utilisés dans le cadre de so l'invention.

, La courbe A a été obtenue en traçant la rétention des goudrons à l'état fermé en fonction de la perte de charge à l'état fermé pour des premiers composants du noyau (du type décrit ci-dessus en référence au tableau 1), qui possédaient des longueurs différentes, mais étaient 55 par ailleurs essentiellement identiques. La courbe B a été obtenue de la même manière pour des seconds composants du noyau possédant des longueurs différentes, mais par ailleurs identiques, les composants étant réalisés sous la forme d'un tampon formé d'un cordon d'acétate de cellulose tassé et fixé à lui-même, formé d'un filament de 60 denier 8. Les seconds composants du noyau avaient des longueurs variant de 10 à 35 mm et les premiers composants du noyau avaient une longueur variant de 6 à 15 mm. On peut voir que la rétention des goudrons par les premiers composants du noyau est relativement insensible vis-à-vis de la perte de charge; c'est pourquoi en choisis-65 sant de façon appropriée les premier et second composants du noyau et en prévoyant un degré désiré d'aération en aval du premier composant, on obtient aisément une performance de filtre prédéterminée et améliorée, telle que décrite ci-dessus.

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Les caractéristiques et performances des filtres et des cigarettes à filtre conformes à l'invention sont illustrées au moyen des chiffres indiqués dans les tableaux 2 et 3 suivants. Le tableau 2 indique la perte de charge à l'état fermé dans le filtre (en mm de hauteur d'eau) et la rétention des goudrons à l'état fermé, en pourcentage, pour les deux s filtres conformes à l'invention, qui possèdent des longueurs respectives de 20 et 25 mm et une circonférence d'environ 25 mm, chaque filtre ayant été utilisé en liaison avec un cylindre de tabac standard de grande taille utilisé au Royaume-Uni; le tableau indique également ces valeurs pour les composants individuels du noyau. Le io tableau 3 compare ces deux filtres avec des marques disponibles dans le commerce de cigarettes classiques munies d'un filtre formé de «monoacétate» possédant les mêmes dimensions. Dans chaque cas, le filtre conforme à l'invention a été fixé à un cylindre de tabac identique à celui de l'élément comparatif disponible dans le com- 15 merce. Dans chaque cas, le filtre classique en «monoacétate» est un faisceau tassé d'un cordon de fibres continues d'acétate de cellulose. Les filtres conformes à l'invention comprennent chacun un premier tampon amont comprenant une pellicule de polyéthylène ondulée longitudinalement et défibrillée, tassée sous la forme d'une tige et 20 munie d'une enveloppe externe, un tampon aval non enveloppé, en aboutement avec le précédent et formé par un cordon d'acétate de cellulose 8/40 tassé et fixé à lui-même (denier des filaments 8, denier total 40 x 1000), et une enveloppe commune perméable à l'air entourant les tampons. Dans le filtre conforme à l'invention, qui 25 possède une longueur de 25 mm, le tampon amont (constitué par, la pellicule de polyéthylène ondulée) possède une longueur de 10 mm et le tampon aval formé par un cordon formé de fibres continues d'acétate de cellulose, fixé à lui-même, possède une longueur de 15 mm;

dans le filtre conforme à l'invention, qui possède une longueur de 30 20 mm, le tampon amont formé d'une pellicule de polyéthylène ondulée possède une longueur de 6 mm, et le tampon aval formé d'un cordon constitué par des filaments d'acétate de cellulose tassés possède une longueur de 14 mm. Les filtres sont fixés aux cylindres de tabac au moyen d'un embout enveloppant possédant des perfora- 35 tions d'aération qui sont ménagées, de façon similaire, dans chaque cas, dans le second composant du noyau, dans les filtres conformes à l'invention.

Sauf indications contraires spécifiées, toutes les valeurs mesurées indiquées ici sont obtenues conformément aux procédures admises, 40 recommandées par le CORESTA (Centre de Coopération pour les Recherches Scientifiques Relatives au Tabac).

Le filtre conforme à l'invention peut fournir une réduction améliorée non seulement du CO, mais également d'autres composants en phase vapeur, tels que le HCN, le formaldéhyde, etc., de manière à fournir un meilleur rapport des vapeur/réductions de la phase des goudrons que les filtres précédents.

Il est également beaucoup plus facile d'incorporer un agent ad-sorbant (par exemple du charbon actif) pour réaliser la réduction supplémentaire de la phase vapeur dans des filtres conformes à l'invention (par exemple entre des premiers et seconds composants espacés du noyau) que dans le cas des filtres antérieurs fournissant une aération élevée et présentant une faible rétention.

Tableau 2

Filtre

1er composant du noyau

2e composant du noyau

Longueur (mm)

20

6

14

PD (mm colonne d'eau)

118

85

33

Rétention des goudrons (%)

34,5

12

27

Longueur (mm)

25

10

15

PD (mm colonne d'eau)

200

164

36

Rétention des goudrons (%)

37,5

16,5

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Les figures 2 et 3 des dessins annexés illustrent le filtre d'une longueur de 20 mm conforme à l'invention selon les tableaux 2 et 3. Ce filtre comporte le premier composant amont 2 du noyau et le second composant aval 4 du noyau, placés dans une enveloppe commune 6 perméable à l'air. Ce sous-ensemble est fixé à un cylindre de tabac enveloppé 8, au moyen d'un embout enveloppant 10 comportant un anneau 12 de perforations alignées avec le composant 4 du noyau. Comme indiqué sur la figure 3, le premier composant amont 2 du cœur est un tampon monobloc essentiellement uniforme 14 placé dans une enveloppe 16 qui s'étend de façon complète et ininterrompue (c'est-à-dire sans aucun passage périphérique ni aucun passage interne conséquent de contournement) sur l'ensemble de la section transversale du filtre à l'intérieur de l'enveloppe commune 6.

Comme indiqué précédemment, le composant 4 du noyau pourrait être espacé de l'élément 2 du noyau, vers l'aval, les perforations d'aération étant alors de préférence alignées avec la cavité présente entre les deux composants du noyau.

Tableau 3

Longueur du filtre (mm)

25

Monoacétate

25

Invention

20

Monoacétate

20

Invention

Type du filtre PD dans la

cigarette, éléments d'aéra

tion ouverts (mm de

hauteur d'eau)

166

114

117

84

Aération du bout (%)

16

57

27

57

Poids de goudrons TPM

(WNF) (mg)

9

8,8

9

8,8

Poids de nicotine (mg)

0,9

1,12

0,9

1,02

Poids de monoxyde de

carbone (mg)

13

5,7

10

5

Rapport monoxyde de

carbone/goudrons

1,44

0,65

1,11

0,50

Rapport nicotine/goudrons

0,10

0,13

0,10

0,12

♦Indice de phase vapeur

26,7

11,2

23,3

12,8

* L'indice de phase vapeur est une valeur arbitraire tirée des hauteurs totales de pic de 4 composés VP, déterminés par Chromatographie en phase gazeuse.

R

1 feuille dessins

Claims (9)

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1. Filtre pour cigarette, caractérisé en ce qu'il comporte des composants formant noyau (2, 4) alignés longitudinalement, dont un premier (2) est perméable à l'air et produit une perte de charge relativement élevée suivant la direction longitudinale du filtre, mais est essentiellement imperméable à l'air suivant la direction radiale du filtre, et dont le second (4) est perméable à l'air et produit une perte de charge relativement faible suivant la direction longitudinale du filtre, une enveloppe commune complète ou partielle (6), qui s'étend le long et autour ou en partie autour desdits composants (2,4) du noyau et assure l'aération du filtre dans une région espacée longitudinalement du premier composant (2) du noyau.

2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second composants (2,4) du noyau sont en aboutement.

2

REVENDICATIONS

3. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier et second composants (2,4) du noyau sont espacés longitudinalement.

4. Filtre selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le second composant (4) du noyau est perméable à l'air suivant la direction radiale du filtre.

5. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier composant (2) du noyau est imperméable suivant la direction radiale, sur l'ensemble de sa section transversale.

6. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le premier composant (2) du noyau est essentiellement uniforme sur la totalité de sa section transversale.

.7. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le second composant (4) du noyau est essentielle^ ment uniforme sur l'ensemble de sa section transversale.

8. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier composant (2) du noyau est constitué par une pellicule de matière plastique ondulée longitudinalement, ne présentant essentiellement aucune fibrillation et tassée latéralement sous la forme d'un tampon qui est perméable à l'air suivant la direction longitudinale, mais est essentiellement imperméable à l'air suivant la direction radiale.

9. Cigarette comportant un filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le premier composant (2) du noyau est situé du côté du cylindre de tabac (8) et le second composant (4) du noyau est situé en aval du premier composant, du côté de l'extrémité buccale du filtre, l'aération pénétrant dans le filtre en aval du premier composant du noyau.